Устройство городских подземных сооружений закрытым способом
В условиях городской застройки существуют разные объекты строительства. Помимо зданий, объектов жилой застройки, возможно выделить сооружения подземного типа. К ним могут относиться коммуникации, а также тоннели, транспортные переходы, пешеходные переходы и пр. Устройство таких объектов требует особого внимания к соблюдению технологических параметров, поскольку объекты подземной застройки относятся к высокому классу опасности и , как следствие, ответственности.
Технологии устройтсва подземных сооружений и их конструкции должны соответствовать ряду требований:
— объекты должны быть устойчивы к нагрузкам;
— стены сооружений должны быть прочными и рассчитанными на нагрузки существующие в данных условиях;
— конструкции объектов должны выдерживать горные нагрузки и перемещение транспорта над ними;
— стенки должны быть гидроизолированными и не допускать инфильтрации;
— на площадке СМР должна быть обеспечена механизированная разработка грунта с устройством обделки;
— при воздейстсвии объекты не должны допускать разрушений и дефектации;
— на объекте должно проводиться водопонижение и отвод грунтовых вод;
— объекты строительства должны обеспечивать сохранность горных породв близлежащей местности;
— для устройства подз. комплексов должна быть обеспечена высокая скорость проходки;
— на объектах строительства должны быть обеспечены надлежащие санитарные и экологические условия.
Устроцство объектов подземного заложения должно вестись с использованием новейших технологических мер и условий, при соблюдении регламентов и норм стандартов. Для сооружения таких объектов привлекаются исключительно компании, владеющие технологией, имеющие штат подготовленного персонала и парк техники. Компании должны получить аккредитацию на проведение строительных работ с высокой долей ответственности в соответствующих органах. При строительстве используют современные устройства, которые должны реализовывать высокую степень механизации, быть производительными, безопасными, интуитивно понятными в управлении. В качестве материалов для строительства могут использоваться исключительно материалы и профили, соответствующие требованиям стандартов. Как местных, так и международных. Быть выполненными в заводских условиях с соблюдением технологии под контролем ответственных лиц.
Подземный объект возводится в рамках единого проектного плана с учетом всех локальных особенностей, в рамках единого конструктивного решения, по технологии предусмотренной стандартами.
Для устройства ПО мелкого заложения применимы разные варианты технологии. Каждый из них отмечен своими особенностями и техническими нюансами, соблюдение которых рационально с точки зрения безопасности и качества заложения будущих коммуникаций, либо др. объектов строительства.
Горные способы СМР
Одним из часто встречающихся способов заложения мелких подземных строительных объектов является горная проходка. Суть способа в разрабатывании всего сечения за единый заход. Также возможна выработка этапами с выемкой породы и временным закреплением шахты. После на месте временной защиты возводится постоянная обделка. Для устройства последнений применяется монолитный бетон, либо части ЖБИ элементов, соединяемые междусобой с соблюдением технологии. Стыкование обделки с грунтом должно быть максимально плотным. Для этого за обделку в промежуток между ней и грунтовым массивом нагнетают цементный раствор средней плотности.
Выделяют следующие способы горных работ. Они делятся на 3 независимые группы:
— 1 группа предполагает способы, которые производят сечение выработки за 1 заход. Притом порода удаляется полностью. Сюда возможно отнести метод центральной штольни, вариант проходки сплошным забоем, ступенчатым забоем, потолочный и кольцевой способы, подводный разрез, формирование нижнего или верхнего уступа и пр.;
— 2 группа собирает способы, при которых первоначально производится отрыв и закреплении калотты. В ней устраивают свод, который крепится за породу. Далее применяют проходку 1- или 2 штольную;
— 3 группа предполагает первоначальную заготовку штольни с последующим возведением стен. Этот метод получил название способа опорного ядра.
Выбор способа зависит от текущих условий проходки, а также присутствующих в наличии средств механизации. Принимают во внимание целевое назначение объекта, уровень его ответственности и пр. Окончательный вывод строится на анализе предварительных исследовании и требований проекта.
Перед началом СМР по устройству сооружения проводят пилотную проходку штольни по всему сечению. Это делается для того, чтобы обеспечить эффективное осушение выработки и отвести подземные воды самотеком. Также немалую роль пилотная штольня играет для обеспечения вентилирования и устройства транспортной связи меж объектами работ и уточнения существующих на практике инженерных и реологических условий.
Выделяют метод сплошного забоя, который задействуют для проходки тоннелей с высотой до 10 м. Притом превалирует монолитная обделка по скальным грунтам. Устройство закреплений обязательно для грунтов склонных к выветриванию и образованию трещин. По скальным плотным грунтам сооружение защитных укреплений не обязательно.
Использование уступного способа целесообразно тогда, когда требуется осуществить проходку в скальном грунте при высоте до 9,9 м. Здесь выработку осуществляют нижним уступом.
Выделяют методику опертого свода. Ее допускается по техническим мерам задействовать для отрезков линии в 299 м. по грунтам с высокой дисперсностью или по глинистым почвам с суглинками. Метод реализуется по 1-штольной схеме, а по грунтам водонасыщенным применяется 2-штольный вариант. Стыковку нижней и верхней штолен осуществляют при помощи грунтоспусков, либо наклонных стоек.
При задействии опертого свода для проходки тоннельных переходов применяют заложение единичными участками. Их протяженность выверяют согласно проектным требованиям на основе комплексного анализа.
Существует способ опорного ядра. Его задействуют, когда требуется возвести выработки длиной до 298 м. по грунтам неводонасыщенным, имеющим глинистые включения. Такие грунты не способны принимать давление свода обделки. Тогда для устройства стен используют штольни. После сооружают свод. Для устройства боковых штолен проходку надо по возможности осуществлять за 1 прием.
На практике способы разработки грунта в шахте для заложения подземного сооружения подбирают исходя из локальных грунтовых особенностей и других условий на местности. Также учитывают выбранную технологию проходки. Выделяют следующие варианты грунторазработки:
— когда применяется метод сплошного забоя, грунт разрабатывают буровзрывными техниками. Для этого задействуют агрегаты бурового плана и грунт удаляют при помощи стандартных экскаваторов, либо породовыгрузовательных машин;
— когда задействуют проходку уступным способом, то для грунта применяют комплекс буровзрывных и горных способов разработки. Задействуют самоходные бурильные установки, комбайны, экскаваторы и погрузочные машины. Грунт разрабатывается и выводится этапами;
— при проходке штольни отрезками применяют отбойные молотки, лопаты пневматического типа. Также возможно совмещать работу тоннельных экскаваторов и буровзрывные работы. Для уборки грунта активно задействуются погрузочные машины компактного типа.
В современных условиях для разработки и удаления грунта активно пользуются срествами механизации. Такие машины полностью автоматизированы и отличаются большей производительностью. Их возможно устанавливать даже в ограниченных условиях пространства.
Широкое применение на практике наблюдается комбаинов, снабженных функцией инсталляции временных, либо постоянных укреплений.
Выделяют и другие способы разработки грунта, которые постепенно находят свое применение. Возможно выделить гидравлическую разработку, химическую, при помощи пневматических аппаратов, электрофизический метод разработки.
Применять вышеуказанные варианты грунторазработки возможно как по-отдельности, так и в комплексе. Окончательный расчет делается по проекту с учетом всех факторов.
Подбирают средства механизации, исходя из принципа выполнения СМР в короткие сроки, а также руководствуясь принципами целевого и экономного расходования средств. Немало значения остается и в плане условий местности, а также наличия в доступе соответствующего по методу оборудования.
При устройстве штолен под проходку важно уделять внимание сооружению временных и постоянных укреплений стенок. Для этого руководствуются одобренными по стандарту технологиями. По грунтам склонным к эрозии, образованию трещин, нестабильным, а также в прочных грунтах, среднекрупной фракции, допускается возводить временные укрепления по способу сооружения бетонной, либо анкерной крепи. Бетонная крепь возводится способом набрызгивания. Также возможно сочетать вышеуказанные методы для получения большей эффективности заделки.
Допускается использование арочных укреплений, но только в тех случаях, когда это предусматривается проектом и комплексный анализ показал эффективность и безопасность данного метода. Арочную, либо арочно-анкерную крепь разрешается применять по грунтам склонным к образованию трещин, а также среднекрепким и по участкам, где наблюдаются тектонические сдвиги.
В качестве бетонного укрепления применяется особый подвид бетонного раствора, получивший название набрызгбетона. Им разрешается возводить временные укрепления по грунтам скальным, стойким к трещинообразованию. В условиях выветрелых грунтах и при др. нестабильных используют метод возведения крепей набрызгбетоном с добавочным армированием и сочетанием с анкерным укреплением. Слои набрызгбетона возможно укладывать друг на друга. Притом число их определяется проектным анализом на основе предварительного обследования грунтов на локальном участке.
Анкерные укрепления активно задействуются для устройства временных крепей. Также возможно оставлять их до периода возведения постоянной обделки. В качестве анкеров применяют изделия металлического плана, а также ЖБИ и полимербетонные. Все показывают неплохие свойства на практике. По слабым грунтам для применения анкерных креплений сначала требуется провести натурные исследования. Исключительно на их основе принимается решение о задействии описываемого метода.
По грунтам склонным к промерзанию задействие анкеров с применением ЖБИ должно сопровождаться использованием растворов, которые были искусственно модифицированы. Они должны содержать добавки, кот. ускоряют схватывании и укрепление раствора. Также допускается применять способ электрического нагревания, чтобы ускорить схватываемость раствора.
Конструктивные особенности анкерных укреплений и их длина определяются согласно проектному анализу. Каждая из анкерных крепей должна иметь паспорт, где отмечаются основные действия на объекте и локальные особенности участков.
Работа по проходке тоннелей и каналов для устройства подземных сооружений мелкого заложения нашла отражение на практике. Согласно эффективности метода появились модифицированные варианты, которые успешно показали себя. Методика применяется в разных странах мира и насчитывает сотни объектов, успешно возведенных при участии горных способов проходки и универсального оборудования.
Практически выделяют способы, которые стоит рассмотреть подробнее. Так существует метод прохождения скальных пород забуриванием по устройству системы щелей в грунте. Реализуется он так. Сначала формируют контур заделки, потом по его периметру выполняют тоннельную выработку, либо формируют щели. Последние необходимы для создания разгрузочного хаба. Далее проводят основные работы взрывными методами. Технология описана для применения по грунтам скальным, которые имеют повышенную устойчивость и в них невозможно применять сторонние методы разработки.
Для скальных грунтов и их эффективной разработки рационально применять способ центральной штольни. В этом случае основную часть проходческих работ реализуют при участии пилотной штольни. Ее пропускают в канале. Забой должен быть устойчивым, потому сооружают верхние уступы. Возможно выделить плюсы метода:
— реализуется детальное изучение условий ведения СМР на практике;
— имеется возможность сократить сроки взрывных работ за счет участия пилотной штольни;
— грунты возможно закреплять избирательно.
Методика также позволяет существенно снижать итоговую стоимость закладки и возведения сооружения.
Горные способы проходки допускается применять для возведения объектов самых разных типов. Имеются успешные реализации проектов подземных стоянок, гаражных массивов, хранилищ, убежищ. Для проходки в основном применяются буровзрывные, либо тоннелепроходческие технологии. Возведение укреплений и обделки практикуется с применением набрызгбетона.
Существует достаточно прогрессивный метод возведения сооружений с использованием горной проходки новоавстрийским методом. Он получил свое название согласно стране, где был впервые использован и запатентован. Способ НАТМ предполагает создание торкеткрепи, которая выставляется в забое за счет анкерной стержневой системы укреплений. Притом массив грунта максимально вовлекается в процесс.
Первоначально осуществляют обделку основания в 2 слоя. Первый слой набрызгбетон на толщину до 19,36 см. После производится инсталляция сварных арок или анкерных конструкций. Далее закладывается 2 слой. Он монолитный из бетона.
Способом НАТМ возможно возводить самые разные объекты, в т.ч. тоннели. Методика признается эффективной для реализации таких работ. В качестве материалов для обделки прмиеняются набрызгбетон, анкерные крепления, разные виды профильной обделки. Усиление конструкций осуществляется арками решетчатого типа. Возможно удешевлять технологию за счет замены прокатной стали на элементы сборных сварных конструкций и каркасов арматурного плана.
На стороне технологии следующие моменты:
— способ НАТМ расширяет возможности горнопроходческих методов и позволяет применять их в разных условиях, в тч по нестабильным грунтам, склонных к сплолзанию и трещинообразованию. Этот вариант закладки дает возможность работать там, где классические методы не справляются:
— для временных укреплений повышается несущая способность. Этот вариант реализуется за счет применения элементов усиления – арматуры, анкерных креплений;
— становится возможным устраивать объекты строительства разных форм и протяженности;
— разработку пилотной проходки возможно осуществлять при участии буровых, взрывных методов, а также средств механизации и при участии оборудования для горной проходки;
— методика успешно сочетается с применением специфических способов разработки, к примеру, инъекционным методом, либо химическим;
— стоимость устройства объекта при задействии НАТМ возможно сократить в пределах 9,87 процентов.
Технология НАТМ имеет свои технические требования, соблюдение которых на практике является обязательным. Ключевым моментом практического применения НАТМ является постоянный мониторинг за состоянием массива грунта в локальном расположении объекта. Мониторинг ведется как предварительный, так и операционный. В процессе мониторинга осуществляется сбор и анализ данных несколькими эффективными методами. В частности применяются оптические, локализационные, химические, компьютерные исследования. Для мониторинга целесообразно применять современные компьютеризированные средства и приборы, которые отличаются точностью показателей и малой погрешностью. По данным анализа мониторинга ответственные лица принимают решение о проведении работ. Притом контролироваться должен каждый операционный этап. Результаты данных передаются органам руководства и надзора для принятия мер в случае изменений на местности в ходе СМР.
На стороне способа НАТМ возможность широкого использования на объектах подземного строительства, значительная универсальность и функциональность, а также существенное сокращение затрат и короткие сроки работ в сравнении с др. вариантами горных технологий. Эти факторы делают метод НАТМ стандартным в областях устройства малых объектов подземного заложения.